1 引言
      隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活對(duì)鋼材需求量的日益增加，連鑄生產(chǎn)能力已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)之一。同時(shí)近年來(lái)，由于交流變頻調(diào)速技術(shù)有了突飛猛進(jìn)地發(fā)展，變頻器在調(diào)速范圍、調(diào)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低速轉(zhuǎn)矩等方面的優(yōu)異性能，是其它的交流調(diào)速方式所*的，甚至可以*取代直流調(diào)速技術(shù)，因此使得變頻器深受鋼鐵行業(yè)用戶的歡迎，特別是在連鑄生產(chǎn)中有了廣泛的應(yīng)用。
      本文介紹的連鑄為8m弧形，六機(jī)六流，考慮到現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)線對(duì)電氣傳動(dòng)控制的控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及可靠性都有很高的要求，因此決定連鑄機(jī)主生產(chǎn)線的傳動(dòng)系統(tǒng)全部采用基于變頻器的交流驅(qū)動(dòng)。 
2 系統(tǒng)介紹
      在煉鋼連鑄生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)中，采用西門子plc作為系統(tǒng)的控制中心，傳動(dòng)部分分為公用部分、鑄流部分、冷卻水部分和火焰切割幾部分。由于連鑄機(jī)生產(chǎn)的特殊性，它對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的要求較高，要求調(diào)速無(wú)靜差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，抗*力強(qiáng)。mm4系列變頻器具有通用性強(qiáng)、保護(hù)功能完善、可靠性高、性價(jià)比出色等特點(diǎn)，同時(shí)在通信功能、工作效率、使用方便等方面也很優(yōu)勢(shì)。
3 控制系統(tǒng)構(gòu)成
     驅(qū)動(dòng)設(shè)備：所有主生產(chǎn)線傳動(dòng)設(shè)備全部采用了變頻器驅(qū)動(dòng)，連鑄機(jī)從鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)直至橫向移鋼車以及二冷水壓力調(diào)節(jié)等機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)中共使用了68臺(tái)變頻器，功率范圍從1.1kw到110kw。
     控制器：采用西門子s7系列控制器，通過(guò)profibus－dp現(xiàn)場(chǎng)級(jí)總線，將生產(chǎn)線各部分的信號(hào)集合到plc完成出口及收集區(qū)自動(dòng)化控制，繼電連鎖以及故障檢測(cè)。并實(shí)現(xiàn)了多種設(shè)備之間的。
4 運(yùn)行原理及功能
     在連鑄機(jī)的不同部位，既有在普通條件下運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，如輥道、切割車、水泵，也有一些機(jī)械設(shè)備對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有著特殊要求，需要對(duì)變頻器功能正確利用。下面就對(duì)一些此類設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。如：
（1） 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)
      鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)是連鑄機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一，起著連接上下兩道工序的重要作用。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)情況基本上包括兩側(cè)無(wú)鋼包、單側(cè)有鋼包、兩側(cè)有鋼包三種情況，而單個(gè)鋼包重量已超過(guò)140噸。三種情況下，鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)受力有很大不同，但無(wú)論在何種情況下，都要保證鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，起停時(shí)要盡可能減小對(duì)機(jī)械部分的沖擊，為減少中間包液面波動(dòng)和溫降，要縮短旋轉(zhuǎn)時(shí)間。因此，我們?cè)谧冾l器的容量選擇上，留有余地，即比電機(jī)功率加大一級(jí)。同時(shí)利用變頻器的s曲線加速功能，通過(guò)調(diào)整s曲線保證加、減速曲線平滑快速，減少對(duì)減速機(jī)的沖擊，再通過(guò)plc判斷變速限位、停止限位實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中高、低速自動(dòng)變換及到位停車，同時(shí)滿足了對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)間和平穩(wěn)運(yùn)行的要求。
（2） 結(jié)晶器
      結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，直接關(guān)系到連鑄坯的質(zhì)量。結(jié)晶器的振動(dòng)頻率要求準(zhǔn)確，并根據(jù)拉坯速度自動(dòng)調(diào)整，在高振頻時(shí)，由于電機(jī)負(fù)載率上升，轉(zhuǎn)差率增加，導(dǎo)致振動(dòng)頻率有所降低，而為了保證振動(dòng)頻率的，需要打開變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制，在負(fù)載增加時(shí)，使變頻器自動(dòng)增加輸出頻率以提供在沒有速度降低情況下所需要的電機(jī)轉(zhuǎn)差率，補(bǔ)償量正比于負(fù)載的增加量，并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)都起作用。 
      另外，結(jié)晶器的振動(dòng)是由電機(jī)帶動(dòng)偏心機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此表現(xiàn)為輸出電流及母線電壓呈現(xiàn)周期性震蕩，在振動(dòng)頻率較高時(shí)有引起母線過(guò)電壓故障的可能，通過(guò)允許變頻器的母線調(diào)節(jié)功能，使變頻器會(huì)基于直流母線電壓自動(dòng)調(diào)整輸出頻率，監(jiān)測(cè)到母線電壓瞬時(shí)升高時(shí)變頻器會(huì)適當(dāng)增加輸出頻率以減小引起母線電壓升高的再生能量，這樣做降低了出現(xiàn)變頻器過(guò)壓故障的可能性。同時(shí)高速區(qū)矢量控制同樣可以弱磁運(yùn)行，進(jìn)行恒功率調(diào)速，其速度力矩精度響應(yīng)頻率性能和指標(biāo)，可達(dá)到直流調(diào)速系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)。
（3） 拉矯機(jī)
      在連鑄工藝中，連鑄機(jī)拉坯輥速度控制是連鑄機(jī)的三大關(guān)鍵技術(shù)之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產(chǎn)量和質(zhì)量，而拉坯輥電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的性能又在其中發(fā)揮著重要作用。交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)日益成熟，交流變頻驅(qū)動(dòng)調(diào)速平穩(wěn)，調(diào)速范圍寬，對(duì)機(jī)械沖擊低，交流電機(jī)維護(hù)量低，交流變頻調(diào)速已取代直流調(diào)速，完夠滿足拉坯輥速度控制的需要。
      連鑄機(jī)的拉矯機(jī)為五輥雙機(jī)架三驅(qū)動(dòng)，上拉坯輥、下拉坯輥、矯直輥由三臺(tái)同型號(hào)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，完成引錠桿的上下傳送運(yùn)行和連鑄坯牽引，三臺(tái)電機(jī)必須保持同步，與一般的同步要求不同的是要保證三個(gè)輥面的線速度相同，而不是三臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同，以避免出現(xiàn)負(fù)載分配不均引起母線過(guò)壓、欠壓、過(guò)載故障。 
      三臺(tái)變頻器接受相同的速度指令，按照同一頻率運(yùn)行，但由于三輥處于一個(gè)半徑8m的圓弧段的不同位置上，若要保持三個(gè)輥面的線速度相同，則三臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)際應(yīng)有輕微差別，加上三臺(tái)電機(jī)的參數(shù)不可能*相同，這就造成了三臺(tái)電機(jī)同步的困難。如果打開母線調(diào)節(jié)功能，雖然可以在一定程度上避免由于不同步造成的母線電壓升高，但會(huì)造成電機(jī)轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定，從而使拉速值波動(dòng)，進(jìn)一步影響到結(jié)晶器鋼水液面和二冷配水的穩(wěn)定，甚至有造成事故的危險(xiǎn)。為此，我們利用變頻器內(nèi)置的pi控制功能，使三臺(tái)電機(jī)構(gòu)成主從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即以上拉坯電機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，工作在速度調(diào)節(jié)方式，下拉坯電機(jī)和矯直電機(jī)作為從動(dòng)電機(jī)，工作在帶有速度修正的速度調(diào)節(jié)方式下，通過(guò)比較主從電機(jī)的力矩電流產(chǎn)生偏差信號(hào)，從而修正從動(dòng)電機(jī)的速度。變頻器間的力矩電流信號(hào)傳送可以通過(guò)變頻器內(nèi)置的模擬量輸入、輸出通道來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需另外添加硬件。這種方法構(gòu)成的主從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，*利用變頻器內(nèi)置功能實(shí)現(xiàn)，可以連續(xù)自動(dòng)完成速度修正，應(yīng)用在多輥傳動(dòng)的拉矯機(jī)上效果非常理想。 
（4） 切割機(jī)
      本項(xiàng)目應(yīng)用的切割機(jī)是火焰切割機(jī)，其主要作用是將鑄坯切割成定尺或倍尺長(zhǎng)度，并可進(jìn)行坯頭、坯尾及試樣切割。與引錠桿分離后的鑄坯按拉坯速度進(jìn)入切割區(qū)，火焰切割機(jī)切掉300mm左右長(zhǎng)度的切頭，掉入下部的切頭收集箱內(nèi)，切頭切割以后的鑄坯按要求的三倍尺長(zhǎng)度切割。切割期間，靠夾持裝置，火焰切割機(jī)與鑄坯同步行走，鑄坯長(zhǎng)度通過(guò)測(cè)量輥測(cè)量，切割自動(dòng)進(jìn)行，并且考慮二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的長(zhǎng)度優(yōu)化。
     切割機(jī)主要傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括；切割機(jī)的行走：由一臺(tái)mm440型變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)，電機(jī)帶熱開關(guān)保護(hù)，每臺(tái)電機(jī)帶有一個(gè)電磁抱閘線圈，行程控制是由一個(gè)增量型編碼器和行程限位開關(guān)組成； 切槍的行走驅(qū)動(dòng)：每個(gè)切槍的行走是由一臺(tái)mm440型變頻器拖動(dòng)1臺(tái)電機(jī)進(jìn)行的，切槍行走的位置分別由兩個(gè)增量型編碼器和接近開關(guān)控制。
（5） 移鋼車
     移鋼車用來(lái)推動(dòng)鑄坯進(jìn)入步進(jìn)冷床，由于多根鑄坯與軌道之間的摩擦較大，因而移鋼車要有足夠的推力，為滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)需要，移鋼車還要保持較高的行走速度，以滿足工藝對(duì)時(shí)間的要求，而空間的限制又使得移鋼車必須在很短的距離內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)，以免與橫梁發(fā)生碰撞，損壞設(shè)備。為達(dá)到以上要求，通過(guò)適度增加啟動(dòng)力矩，行程中plc根據(jù)人員操作和接近開關(guān)判斷移鋼車運(yùn)行方向、所在位置，及時(shí)改變變頻器速度，制動(dòng)時(shí)打開直流制動(dòng)功能以配合抱閘，充分滿足了工藝要求，保護(hù)了設(shè)備，同時(shí)避免了變頻器出現(xiàn)報(bào)警、故障。
（6） 增壓泵
      增壓泵用來(lái)為二次冷卻水加壓，使水壓穩(wěn)定在設(shè)定值，以保證調(diào)節(jié)閥能夠穩(wěn)定的調(diào)節(jié)二次冷卻水量，冷卻鑄坯。這可以通過(guò)變頻器的內(nèi)置的pi控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，增壓泵功率較高，并且?guī)缀跏?4小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，有較大的節(jié)能潛力，配合變頻器的自動(dòng)節(jié)能功能，在空載或輕載時(shí)，變頻器將自動(dòng)降低其輸出給電動(dòng)機(jī)的電壓，以減少電機(jī)空載時(shí)的勵(lì)磁電流，從而減少了電能的消耗。
6 結(jié)束語(yǔ)
      自連鑄機(jī)投產(chǎn)以來(lái)，mm440變頻器在連鑄機(jī)的各類傳動(dòng)設(shè)備上表現(xiàn)良好，充分滿足了生產(chǎn)工藝和機(jī)械設(shè)備的要求，它的優(yōu)良性能和*可靠性在連鑄生產(chǎn)中得到了充分發(fā)揮，為客戶的按時(shí)投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)，生產(chǎn)出質(zhì)量合格的連鑄坯，發(fā)揮了不可替代的作用。大大提高了連鑄機(jī)生產(chǎn)能力和增加金屬收得率。